JP3472811B2 - Coloring method for polymer moldings - Google Patents

Coloring method for polymer moldings

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JP3472811B2
JP3472811B2 JP2000295478A JP2000295478A JP3472811B2 JP 3472811 B2 JP3472811 B2 JP 3472811B2 JP 2000295478 A JP2000295478 A JP 2000295478A JP 2000295478 A JP2000295478 A JP 2000295478A JP 3472811 B2 JP3472811 B2 JP 3472811B2
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colored
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、着色方法に関し、
特に、超臨界状態の二酸化炭素を用いた高分子成形体の
着色方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coloring method,
In particular, it relates to a method for coloring a polymer molded body using carbon dioxide in a supercritical state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高分子成形体の着色は、ポリマー
ペレットに顔料を混ぜ、押出し機等で混練した後、射出
成形や押出成形によって行われていた。この方法では、
成形と同時に着色を行うことができる点で有利である。
また、ポリマーペレットを押出成形又は射出成形によっ
て成形した後、油性ペイントを成形体の表面に吹きつけ
ることにより行われていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, coloring of polymer moldings has been carried out by injection molding or extrusion molding after mixing a polymer pellet with a pigment and kneading with an extruder or the like. in this way,
It is advantageous in that coloring can be performed simultaneously with molding.
Further, it has been carried out by molding a polymer pellet by extrusion molding or injection molding and then spraying an oil-based paint on the surface of the molded body.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
混練による着色では、色を変える場合に、その切り換え
に時間がかかるという問題が有る。すなわち、一度、一
定の色を使用して着色すると、成形に使用した押出し機
などの装置内も使用した顔料が残存し、直ちに別の顔料
で着色することは不可能であるという問題が有る。ま
た、押出成形、射出成形において、成形と同時に成形品
に顔料を着色すると、顔料の分散性が不均一になる傾向
がある。さらに、成形品の内部にまで顔料が着色されて
しまうため、使用する顔料の量が必要以上に多くなり不
経済である。加えて、高分子体を押出成形等によって成
形する場合、高分子体を溶かす必要があり、高分子体の
融点以下で分解する物質を着色することは困難であっ
た。
However, in the above-mentioned coloring by kneading, there is a problem that it takes time to switch colors when changing the colors. That is, once a certain color is used for coloring, there is a problem that the pigment used remains in the apparatus such as the extruder used for molding and it is impossible to immediately color it with another pigment. Further, in extrusion molding and injection molding, if the molded product is colored with a pigment at the same time as molding, the dispersibility of the pigment tends to be non-uniform. Further, since the pigment is colored even inside the molded product, the amount of the pigment used becomes unnecessarily large, which is uneconomical. In addition, when the polymer body is molded by extrusion molding or the like, it is necessary to melt the polymer body, and it is difficult to color a substance that decomposes at a temperature below the melting point of the polymer body.

【0004】一方、油性ペイントを吹き付ける方法の場
合、細かい構造を有する複雑な成形品に均一に着色する
ことが困難である。
On the other hand, in the case of the method of spraying oil paint, it is difficult to uniformly color a complicated molded product having a fine structure.

【0005】ところで、最近、気体中では溶けない物質
が、超臨界二酸化炭素では溶けるようになることが判明
し、布等の無水染色が可能であることが知られてきた。
この染色は、使用可能な染料が分散染料に限られ、しか
も染色対象もポリエステル、アセテート、ナイロン等の
合成繊維に限定され、セルロース系繊維、タンパク質系
繊維などの天然繊維、及び綿、布などに対しては、ほと
んど成功していない。
By the way, recently, it has been found that a substance that is insoluble in gas becomes soluble in supercritical carbon dioxide, and it has been known that anhydrous dyeing of cloth or the like is possible.
In this dyeing, the dyes that can be used are limited to disperse dyes, and the dyeing target is also limited to synthetic fibers such as polyester, acetate, nylon, etc., and natural fibers such as cellulosic fibers and protein fibers, cotton, cloth, etc. On the other hand, there has been little success.

【0006】これは、天然繊維の場合、ある種の薬剤で
処理することによって繊維を膨潤させ、染料を繊維内に
押し込めたとしても、洗浄により染料の脱落が顕著に現
れるからである。
This is because in the case of natural fibers, even if the fibers are swollen by treating them with a certain kind of chemicals and the dyes are pushed into the fibers, the loss of the dyes becomes remarkable by washing.

【0007】また、合成繊維の場合であっても繊維物性
が変化しない範囲で最大限に高い温度が厳格に要求され
ている。合成繊維は、糸状に成形した後に、熱を加えな
がら引張り、その後熱処理することにより製造される。
これにより、繊維としての配向性を上げ、糸として使え
る強度及びしなやかさを得る。こうした強度及びしなや
かさなどの繊維物性に影響を与えない範囲で最大限に高
い温度が要求される。その一方で、合成繊維では、余り
温度を下げると繊維の性質から、繊維内部への染料の溶
解拡散が遅く、事実上低温(約100℃以下)の染色は不可
能であった。
Further, even in the case of synthetic fiber, the maximum temperature is strictly required within the range in which the physical properties of the fiber do not change. Synthetic fibers are produced by molding them into filaments, drawing them while applying heat, and then heat treating them.
As a result, the orientation of the fiber is increased, and the strength and flexibility of the yarn are obtained. A maximum temperature is required within a range that does not affect the physical properties of the fiber such as strength and suppleness. On the other hand, with synthetic fibers, if the temperature is lowered too much, the dissolution and diffusion of the dye into the fiber is slow due to the nature of the fiber, and dyeing at a low temperature (about 100 ° C. or less) is virtually impossible.

【0008】こうした理由から、染色できる製品は、主
として合成繊維などに限られていた。従って、繊維等の
薄いものに限らず、成形体に関しても、均一に着色でき
れば、顔料の経済性の面から有利である。また、一度着
色した成形品を、脱色することができれば、リサイクル
という面からも有利である。しかし、顔料が少なく経済
的に着色可能な方法はこれまで存在しない。
For these reasons, dyeable products have been mainly limited to synthetic fibers and the like. Therefore, it is advantageous from the viewpoint of the economical efficiency of the pigment if it is possible to uniformly color not only the thin fiber and the like but also the molded body. In addition, once a molded product that has been colored can be decolorized, it is advantageous from the viewpoint of recycling. However, there has been no method for coloring economically with few pigments.

【0009】そこで、本発明の目的は、経済的で、か
つ、均一に顔料を着色できる着色方法を提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a coloring method which is economical and can uniformly color the pigment.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者らは、超臨界抽出技術を更に展開し、超臨界
二酸化炭素の溶解能力と高分子樹脂に二酸化炭素が含浸
・拡散していく能力を融合することによって、本発明の
着色方法を見出すに至った。本発明の着色方法は、二酸
化炭素の超臨界状態下において、少なくとも表面に非晶
質層を有する高分子成形体に顔料を接触させることを特
徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the inventors have further developed a supercritical extraction technology, and the supercritical carbon dioxide dissolving ability and the impregnation / diffusion of carbon dioxide into a polymer resin. By combining the ability to develop, it came to discover the coloring method of the present invention. The coloring method of the present invention is characterized in that a pigment is brought into contact with a polymer molding having an amorphous layer on at least the surface thereof under a supercritical state of carbon dioxide.

【0011】本発明の好ましい態様としては、二酸化炭
素の超臨界状態での温度が、高分子生形体のガラス転移
温度以上、かつ、融点以下の温度であることを特徴とす
る。
A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the temperature of carbon dioxide in the supercritical state is not lower than the glass transition temperature of the polymer bioform and not higher than the melting point.

【0012】また、本発明の好ましい態様としては、高
分子成形体が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン、ポリ乳酸、ポリエチレンテ
レフタレート(PET)、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル、フ
ッ素樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の材
料からなることを特徴とする。
In a preferred embodiment of the present invention, the polymer molding is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polystyrene, polylactic acid, polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl acetate, vinyl chloride and fluororesin. It is characterized by comprising at least one kind of material.

【0013】また、本発明の好ましい態様としては、高
分子成形体が、可塑剤を含有することを特徴とする。
A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the polymer molded body contains a plasticizer.

【0014】また、本発明の好ましい態様としては、可
塑剤が、メタノール、イソプロパノール、アセトンから
なる群から選択される少なくとも1種であることを特徴
とする。
A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the plasticizer is at least one selected from the group consisting of methanol, isopropanol and acetone.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の着色方法は、二酸化炭素
の超臨界状態下において、顔料を高分子成形体に接触さ
せる。ここで、まず超臨界状態について説明する。超臨
界状態とは、ある物質の臨界温度を超えるといくら加圧
しても液体とはならず、液体とも気体とも似つかない流
体状態をいう。通常は、温度、圧力とも臨界値を超えた
領域での状態を超臨界状態と呼ぶ。図10は、二酸化炭素
の状態についての温度と圧力の関係を示す。二酸化炭素
では、固有の臨界温度31.1℃、臨界圧75.2kg/平方セン
チメートルを持つ。本発明の着色方法は、気体の二酸化
炭素では溶けない物質であっても、超臨界状態の二酸化
炭素では溶けるようになることを利用したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the coloring method of the present invention, a pigment is brought into contact with a polymer molding under a supercritical state of carbon dioxide. Here, the supercritical state will be described first. The supercritical state refers to a fluid state in which a liquid does not become liquid even if it is pressurized beyond the critical temperature of a certain substance and does not look like a liquid or a gas. Usually, a state in a region where both temperature and pressure exceed the critical value is called a supercritical state. FIG. 10 shows the relationship between temperature and pressure for the state of carbon dioxide. Carbon dioxide has an inherent critical temperature of 31.1 ° C and a critical pressure of 75.2 kg / square centimeter. The coloring method of the present invention utilizes the fact that even a substance that is insoluble in gaseous carbon dioxide will be soluble in carbon dioxide in the supercritical state.

【0016】二酸化炭素を、超臨界状態として使用する
のは以下の利点があるためである。例えば、他の溶媒に
対して引火性の問題がない(不燃性)、環境中に有害に存
在しない、無臭性、化学的に不活性かつ安価であるなど
の理由による。高分子性成形体への顔料やその他超臨界
二酸化炭素に溶け得る物質の樹脂への取り込まれ機構に
ついては、一般的には次のようになっていると考えられ
る。樹脂のTg以下(ガラス転移温度以下)では、高分子
鎖が動かないため、吸着機構が支配的であり、樹脂中に
存在するマイクロボイドに、はまり込むような形になる
と考えらえる。Tg以上では、高分子鎖が移動しはじ
め、拡散機構が支配的になり、基本的にはCO2圧力が上
げればCO2の溶解量があがり同時にCO2に溶解する物質の
着色量も上がる。着色の速度は、ポリマー中への当該物
質の拡散係数に依存して決まると考えられる。拡散係数
は、ポリマーの移動度により当然異なる。移動度は、温
度を上げれば上げるほど向上する。したがって、着色時
間の短縮化には温度が重要な操作因子となる。
The use of carbon dioxide in the supercritical state has the following advantages. For example, there is no problem of flammability with respect to other solvents (nonflammable), no harmful presence in the environment, odorless, chemically inert and inexpensive. It is generally considered that the mechanism of incorporating a pigment or other substance capable of dissolving in supercritical carbon dioxide into the resin into the polymer is as follows. Below the Tg of the resin (below the glass transition temperature), since the polymer chains do not move, the adsorption mechanism is predominant, and it seems that the resin will fit into the microvoids existing in the resin. Above Tg, the polymer chains begin to move and the diffusion mechanism becomes dominant, and basically, when the CO 2 pressure is increased, the amount of CO 2 dissolved increases, and at the same time, the amount of coloring of the substance dissolved in CO 2 also increases. It is believed that the rate of coloring depends on the diffusion coefficient of the substance into the polymer. The diffusion coefficient naturally depends on the mobility of the polymer. Mobility increases with increasing temperature. Therefore, temperature is an important operating factor for shortening the coloring time.

【0017】また、本発明の着色方法においては、二酸
化炭素の超臨界状態下、すなわち、圧力が75.2kg/平方
センチメートル以上であって、温度が31.1℃以上であれ
ば、特に限定されるものではない。
Further, in the coloring method of the present invention, there is no particular limitation as long as it is under a supercritical state of carbon dioxide, that is, the pressure is 75.2 kg / cm 2 or more and the temperature is 31.1 ° C. or more. .

【0018】本発明の着色対象となる高分子成形体は、
少なくとも着色される表面に非晶質層を有する。高分子
成形体の少なくとも着色表面に非晶質層を有していれば
足り、高分子成形体の内部等全ての部分に非晶質層を有
する必要はない。これは、超臨界二酸化炭素流体が、結
晶質より非晶質層に拡散し易いという性質を利用したも
のである。高分子成形体からなる完成製品の表面が、既
に非晶質となっている場合には、そのまま本発明の着色
方法を適用することができる。一方、完成製品の表面が
非晶質層でない場合、押出成形、射出成形などの成形時
に、非晶質層を自由に形成することができる。非晶質層
の形成方法は、常法によるが、例えば、金型の温度低下
速度を変化させて金型を急冷すると結晶はできにくくな
り、アモルファス層、すなわち、非晶質層を厚く形成す
ることができる。
The polymer molding to be colored according to the present invention is
At least the surface to be colored has an amorphous layer. It is sufficient that at least the colored surface of the polymer molded body has an amorphous layer, and it is not necessary to have the amorphous layer in all parts such as the inside of the polymer molded body. This utilizes the property that a supercritical carbon dioxide fluid is more likely to diffuse into an amorphous layer than a crystalline one. When the surface of the finished product formed of the polymer molded body is already amorphous, the coloring method of the present invention can be applied as it is. On the other hand, when the surface of the finished product is not an amorphous layer, the amorphous layer can be freely formed during molding such as extrusion molding and injection molding. The method for forming the amorphous layer is a conventional method. For example, when the temperature of the mold is lowered and the mold is rapidly cooled, it becomes difficult to crystallize, and the amorphous layer, that is, the amorphous layer is formed thickly. be able to.

【0019】非晶質層の厚さは、被着色物質の用途にも
より特に限定されない。なお、非晶質層の厚さが厚いほ
ど着色料が増し、濃い色の着色が可能となる。
The thickness of the amorphous layer is not particularly limited to the use of the substance to be colored. In addition, the thicker the amorphous layer is, the more the colorant is added, and the deeper the coloring becomes possible.

【0020】二酸化炭素の超臨界状態の温度は、好まし
くは、高分子成形体のガラス転移温度以上、かつ、融点
以下の温度である。ガラス転移点以上としたのは、ガラ
ス転移点以下であると樹脂中へのマイクロボイドへの吸
着機構が支配的になり、CO2圧力及び着色物質の温度を
上げても着色量が制限されるからであり、融点以下の温
度としたのは、高分子成形体の融点以上の温度では、高
分子成形体自体が溶解し、成形体の形状を維持できなく
なるからである。超臨界状態の温度は、融点より10℃〜
30℃低くすることが好ましい。高分子成形体の変形を防
ぎ、かつ、着色にかかる操作時間をできるだけ短縮する
という観点から、より好ましくは、融点より15℃〜25℃
低い温度に設定する。
The temperature of carbon dioxide in the supercritical state is preferably a temperature above the glass transition temperature of the polymer molding and below the melting point. The reason why the temperature is higher than the glass transition point is that if it is lower than the glass transition point, the adsorption mechanism to the microvoids in the resin becomes dominant, and the coloring amount is limited even if the CO2 pressure and the temperature of the coloring substance are raised. The reason why the temperature is equal to or lower than the melting point is that, at a temperature equal to or higher than the melting point of the polymer molded body, the polymer molded body itself melts and the shape of the molded body cannot be maintained. The temperature in the supercritical state is 10 ℃
It is preferable to lower the temperature by 30 ° C. From the viewpoint of preventing deformation of the polymer molded body, and shortening the operation time required for coloring as much as possible, more preferably 15 ° C to 25 ° C from the melting point.
Set to a low temperature.

【0021】なお、温度を適宜変更することにより、高
分子成形体に着色する着色層の厚みを制御することがで
きる。
By appropriately changing the temperature, it is possible to control the thickness of the colored layer for coloring the polymer molded body.

【0022】超臨界状態での圧力は、高分子成形体の所
望とする着色層の厚みに応じて、適宜変更することがで
きる。一般的には、一定温度であれば、圧力を上げるほ
ど、着色の効果が増す。圧力を適宜変更することによ
り、高分子成形体に着色する色の濃淡を制御することが
できる。
The pressure in the supercritical state can be appropriately changed according to the desired thickness of the colored layer of the polymer molding. Generally, at a constant temperature, the higher the pressure, the more the coloring effect increases. By appropriately changing the pressure, it is possible to control the shade of the color of the polymer molded body.

【0023】また、本発明の着色の対象となる高分子成
形体は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタ
レート(PET)、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル、フッ素樹
脂からなる群から選択される少なくとも1種の材料を用
いることができる。
The polymer molded article to be colored according to the present invention is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polystyrene, polylactic acid, polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl acetate, vinyl chloride and fluororesin. At least one material can be used.

【0024】また、着色対象となる高分子成形体には、
可塑剤を含めることもできる。可塑剤は、高分子成形体
のガラス転移点を下げる作用が有る。したがって、ガラ
ス移転の高い成形体については、可塑剤を混入すること
により、低温でも着色が可能となる。これによって、高
分子成形体を高温にすることなく着色できるので、余分
な熱エネルギーを浪費することもない。
Further, the polymer molded body to be colored is
A plasticizer can also be included. The plasticizer has a function of lowering the glass transition point of the polymer molded body. Therefore, a molded product having a high glass transfer can be colored even at a low temperature by incorporating a plasticizer. As a result, the polymer molded body can be colored without raising the temperature, so that extra heat energy is not wasted.

【0025】可塑剤としては、メタノール、イソプロパ
ノール、アセトン等の有機溶剤を挙げることができる。
高分子成形体のガラス転移温度を効果的に下げ、超臨界
CO2溶け出す量が少ないという観点から、アセトンが好
ましい。
Examples of the plasticizer include organic solvents such as methanol, isopropanol and acetone.
Effectively lowering the glass transition temperature of polymer moldings and supercritical
Acetone is preferable from the viewpoint that the amount of CO 2 that elutes is small.

【実施例】ここで、本発明の一実施例を説明するが、本
発明は、下記の実施例に限定して解釈されるものではな
い。
EXAMPLES One example of the present invention will now be described, but the present invention is not construed as being limited to the following example.

【0026】実施例1 顔料として、Disperse Blue14 (C16H14N2O2 含有量95
%)を用いた。高分子成形体の材料として、ポリプロピ
レン1(融点160〜170℃、住友化学)、ポリプロピレン2
(融点150℃〜160℃、モンテル)、ポリエチレン1(融点1
25〜130℃、昭和電工)、ポリエチレン2(融点125〜130
℃、昭和電工)及びポリスチレン(ガラス転移点100〜110
℃、住友化学)を用いた。
Example 1 As a pigment, Disperse Blue 14 (C 16 H 14 N 2 O 2 content 95
%) Was used. Polypropylene 1 (melting point 160-170 ° C, Sumitomo Chemical), polypropylene 2 as materials for polymer moldings
(Melting point 150 ℃ -160 ℃, Montel), polyethylene 1 (melting point 1
25-130 ℃, Showa Denko), polyethylene 2 (melting point 125-130
℃, Showa Denko) and polystyrene (glass transition point 100-110
℃, Sumitomo Chemical) was used.

【0027】以下、図1の装置を用いて着色する場合に
ついて説明する。図1は、二酸化炭素ボンベ5を連結し
たオートクレーブ1によるバッチ式の着色装置である。
温浴6で30℃に保たれた二酸化炭素容器から、配管にて
オートクレーブに超臨界流体を供給できるようになって
いる。オートクレーブ内の圧力は、デジタル圧力計7で
コンピュータに記録できるようになっている。オートク
レーブ内の圧力は、気体のパージラインのバルブでマニ
ュアル調節することができる。オートクレーブ内の温度
を熱電対2で測定しコンピュータに記録できるようにな
っている。オートクレーブ内の温度は、シリコンオイル
バス9の温度を制御することにより調節できるようにな
っている。
The case of coloring with the apparatus of FIG. 1 will be described below. FIG. 1 shows a batch-type coloring device using an autoclave 1 to which a carbon dioxide cylinder 5 is connected.
A supercritical fluid can be supplied to the autoclave by piping from a carbon dioxide container kept at 30 ° C in the warm bath 6. The pressure in the autoclave can be recorded in the computer by the digital pressure gauge 7. The pressure in the autoclave can be adjusted manually with a valve on the gas purge line. The temperature inside the autoclave can be measured with a thermocouple 2 and recorded in a computer. The temperature inside the autoclave can be adjusted by controlling the temperature of the silicone oil bath 9.

【0028】着色の手順について説明する。まず、高分
子成形体(ホットプレス法で作成したポリプロピレン/
ポリエチレン/ポリスチレン等の板(厚さ8mm)及びシ
ート)をオートクレーブに入れる。各高分子成形体の性
質を以下の表1に示す。
The coloring procedure will be described. First, polymer moldings (polypropylene made by hot pressing /
Put a plate (thickness 8 mm) and a sheet such as polyethylene / polystyrene into the autoclave. The properties of each polymer molding are shown in Table 1 below.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】次に、顔料を石英ガラスの容器に入れてオ
ートクレーブ内に置く。その際、高分子樹脂とを接触さ
せる必要はない。さらに、ボンベからオートクレーブに
二酸化炭素を供給する。オートクレーブ内を所定の温
度、所定の圧力にする。温度は、ガラス転移温度よりも
高く、かつ、結晶性高分子樹脂の融点より20℃程度低い
温度で設定する。所定の温度、所定の圧力で一定時間保
持する。
Next, the pigment is placed in a quartz glass container and placed in an autoclave. At that time, it is not necessary to contact with the polymer resin. Further, carbon dioxide is supplied from the cylinder to the autoclave. The inside of the autoclave is brought to a given temperature and a given pressure. The temperature is set to a temperature higher than the glass transition temperature and lower than the melting point of the crystalline polymer resin by about 20 ° C. Hold at a predetermined temperature and a predetermined pressure for a certain time.

【0031】その後、温度を下げてから、減圧して非臨
界状態にする。そして着色された材料を取り出す。
After that, the temperature is lowered and then the pressure is reduced to a non-critical state. Then, the colored material is taken out.

【0032】処理前後の高分子成形体の色の濃さ及び着
色層の深さを観察した。着色層の深さをより明確にする
ため、温度を下げる前に急減圧操作を行い、高分子を発
泡させることにより成形体内部への着色層の深さを観察
した。下記表2に結果を示す。
The color strength and the depth of the colored layer of the polymer molded article before and after the treatment were observed. In order to make the depth of the colored layer clearer, a rapid pressure reduction operation was performed before lowering the temperature, and the depth of the colored layer inside the molded body was observed by foaming the polymer. The results are shown in Table 2 below.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】実験1、2の着色結果を図3(a)、(b)に示
す。図3は、ポリプロピレンの着色前と超臨界状態下で
の着色状況を示す。但し、着色体は、内部の状態を見る
ために裁断されている。
The coloring results of Experiments 1 and 2 are shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3 shows the coloring situation of polypropylene before coloring and under supercritical conditions. However, the colored body is cut to see the internal state.

【0035】図4は、ポリエチレンの着色前と超臨界状
態下での着色状況を示す。着色前のポリエチレン1及び
ポリエチレン2を、それぞれ、図4(e)及び図4(f)に示
す。実験3,4,6及び7の着色結果を図4(a)、
(b)、(c)及び(d)に示す。実験4の着色結果につい
て、内部の状態を見るために裁断したものを図5(c)に
示す。
FIG. 4 shows the coloring situation of polyethylene before coloring and under supercritical conditions. Polyethylene 1 and polyethylene 2 before coloring are shown in FIGS. 4 (e) and 4 (f), respectively. The coloring results of Experiments 3, 4, 6 and 7 are shown in FIG.
Shown in (b), (c) and (d). The coloring result of Experiment 4 is shown in FIG. 5 (c), which is cut to see the internal state.

【0036】実験5の着色結果を図5(a)に示す。図5
(a)は、着色したポリスチレンを発泡させたものの着色
状況を示す。ポリスチレンは表面のみが着色されてい
る。
The coloring result of Experiment 5 is shown in FIG. 5 (a). Figure 5
(a) shows the coloring situation of foamed colored polystyrene. Only the surface of polystyrene is colored.

【0037】これらの結果から明らかなように、本発明
の着色方法によって高分子成形体が良好に着色されたこ
とが分かる。
As is clear from these results, it can be seen that the polymer molding was favorably colored by the coloring method of the present invention.

【0038】実施例2 実施例1と同様の顔料を用いて、実施例1のポリプロピ
レン1を、図2の装置を用いて着色した。
Example 2 The same pigment as in Example 1 was used to color polypropylene 1 of Example 1 using the apparatus shown in FIG.

【0039】着色方法を、図2の装置を用いて説明す
る。図2は、流通式/バッチ式切り換え可能な着色装置
を示す図である。
The coloring method will be described with reference to the apparatus shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing a coloring device that can be switched between a distribution type and a batch type.

【0040】まず、サイホン式二酸化炭素ボンベ5を使
い、ピストン式ポンプ13にて、二酸化炭素を液体の状
態で加圧する。加圧した液体の二酸化炭素を恒温室14
を通してガス化し、超臨界状態の二酸化炭素流体とす
る。顔料の入ったチャンバー15内へ超臨界状態の二酸
化炭素を通過させ、顔料を超臨界二酸化炭素流体に溶か
す。オートクレーブ1内の温度を所定温度にする。実際
には、温度は、高分子成形体のガラス転移温度よりも高
く、かつ、結晶性高分子樹脂の融点より20℃程度低い範
囲で設定した。高分子成形体の設置されたオートクレー
ブ内へ顔料を含んだ超臨界二酸化炭素流体を供給する。
First, using a siphon type carbon dioxide cylinder 5, carbon dioxide is pressurized in a liquid state by a piston type pump 13. Pressurized liquid carbon dioxide 14
Is gasified to form a carbon dioxide fluid in a supercritical state. Carbon dioxide in a supercritical state is passed through the chamber 15 containing the pigment to dissolve the pigment in the supercritical carbon dioxide fluid. The temperature inside the autoclave 1 is brought to a predetermined temperature. In practice, the temperature was set higher than the glass transition temperature of the polymer molding and lower than the melting point of the crystalline polymer resin by about 20 ° C. A supercritical carbon dioxide fluid containing a pigment is supplied into the autoclave in which the polymer molded body is installed.

【0041】一定時間保持した後、減圧する。これによ
って、材料の表面は顔料で着色される。なお、オートク
レーブ内の圧力は、デジタル圧力計でコンピュータに記
録できるようになっている。また、オートクレーブ内の
温度は,マイクロヒータで制御する。結果を表3に示
す。
After holding for a certain period of time, the pressure is reduced. This causes the surface of the material to be pigmented. The pressure inside the autoclave can be recorded in a computer with a digital pressure gauge. The temperature inside the autoclave is controlled by a micro heater. The results are shown in Table 3.

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】図5(b)に、実験8の着色写真を示す。図5
は、ポリプロピレン1の発泡させた着色状態を示す。こ
の着色写真により、ポリプロピレンが中まで着色されて
いるのが分かる。
FIG. 5 (b) shows a coloring photograph of Experiment 8. Figure 5
Shows the foamed colored state of polypropylene 1. From this coloring photograph, it can be seen that polypropylene is colored to the inside.

【0044】[0044]

【比較例】 図1の装置を用いて、種々の市販の高分子成
形体に本発明の着色方法を適用した場合について試験を
した。市販の高分子成形体には、メタノール、イソプロ
パノール、アセトン等の可塑剤を含むものを選択した。
[Comparative Example] Using the apparatus shown in Fig. 1, various kinds of commercially available polymer moldings were tested by applying the coloring method of the present invention. As the commercially available polymer molded product, one containing a plasticizer such as methanol, isopropanol, or acetone was selected.

【0045】対象製品として、プラモデル(登録商
標)、しょう油入れ、ポリプロピレン1を用いた。結果
を表4に示す。プラモデル1及び2は、ポリスチレン製の
プラモデルである(バンダイより入手可能)。しょう油入
れは、ポリエチレン製である。
As target products, plastic model (registered trademark), soy sauce bottle, and polypropylene 1 were used. The results are shown in Table 4. Plastic models 1 and 2 are polystyrene plastic models (available from Bandai). The soy sauce bowl is made of polyethylene.

【0046】[0046]

【表4】 [Table 4]

【0047】結果を図6〜図9に示す。図6は、実験9
の着色状態を示す図である。プラモデル1の頭部を赤か
ら青に着色したものである。プラモデルは、可塑剤を含
んでいるため、ガラス転移点が低く、低温でも着色が可
能であることが分かる。
The results are shown in FIGS. FIG. 6 shows the experiment 9
It is a figure which shows the coloring state of. The head of the plastic model 1 is colored from red to blue. Since the plastic model contains a plasticizer, it has a low glass transition point and can be colored even at low temperatures.

【0048】図7は、実験10の着色状態を示す図であ
る。プラモデル2の脚部を白から水色に着色したもので
ある。やはり低温で着色可能であるが、プラモデルの耐
熱温度が低いため、若干の変形を伴った。
FIG. 7 is a diagram showing a colored state of Experiment 10. The legs of the plastic model 2 are colored from white to light blue. After all, it can be colored at a low temperature, but due to the low heat resistance of the plastic model, it was slightly deformed.

【0049】図8は、実験11の着色状態を示す図であ
る。しょう油入れの本体だけを着色したものである。し
ょう油入れの耐熱温度は85℃である。
FIG. 8 is a diagram showing a colored state of Experiment 11. Only the body of the soy sauce container is colored. The heat-resistant temperature of the soy sauce container is 85 ° C.

【0050】図9は、実験12の着色状態を示す図であ
る。このように同じ材料からなる成形体であっても、保
持時間、圧力、温度を適宜設定することにより着色する
ことが可能である。
FIG. 9 is a diagram showing a colored state of Experiment 12. Even a molded product made of the same material can be colored by appropriately setting the holding time, pressure and temperature.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の着色方法によれば、少ない顔料
で高分子成形体の着色を行うことができ、顔料の無駄が
なく経済的にも有利な効果を奏する。
EFFECT OF THE INVENTION According to the coloring method of the present invention, a polymer molded body can be colored with a small amount of pigment, and there is no waste of pigment, which is advantageous in economic terms.

【0052】また、本発明の着色方法によれば、超臨界
二酸化炭素が、複雑な製品の内部にまで浸透するので、
複雑な製品であっても均一に着色することができるとい
う有利な効果を奏する。
Further, according to the coloring method of the present invention, since supercritical carbon dioxide permeates into the inside of a complex product,
Even a complicated product can be colored uniformly, which is an advantageous effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、二酸化炭素ボンベを連結したオート
クレーブによるバッチ式の着色装置を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a batch-type coloring device using an autoclave to which a carbon dioxide cylinder is connected.

【図2】 図2は、流通式/バッチ式切り換え可能な着色
装置を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a flow-type / batch-type switchable coloring device.

【図3】 図3は、ポリプロピレンの着色前と超臨界状
態下での着色状況を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a coloring state of polypropylene before coloring and under a supercritical state.

【図4】 図4は、ポリエチレンの着色前と超臨界状態
下での着色状況を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing coloring states of polyethylene before coloring and in a supercritical state.

【図5】 図5(a)は、着色したポリスチレンを発泡さ
せたものの着色状況を示す図である。図5(b)は、ポリ
プロピレン1の発泡させた着色状態を示す図である。図
5(c)は、内部の状態を見るために、実験4の着色材料
の裁断した断面を示す。
FIG. 5 (a) is a view showing a coloring state of foamed colored polystyrene. FIG. 5 (b) is a diagram showing a colored state in which the polypropylene 1 is foamed. FIG. 5C shows a cut cross section of the coloring material of Experiment 4 in order to see the internal state.

【図6】 図6は、実験9の着色状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a colored state of Experiment 9.

【図7】 図7は、実験10の着色状態を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a colored state of Experiment 10.

【図8】 図8は、実験11の着色状態を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a colored state of Experiment 11.

【図9】 図9は、実験12の着色状態を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a colored state of Experiment 12.

【図10】 図10は、二酸化炭素の状態についての温度
と圧力の関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between temperature and pressure for the state of carbon dioxide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.オートクレーブ 2.熱電対 3.高分子成形体 4.顔料 5.ガスボンベ 6.温浴 7.圧力計 8.バルブ 9.温浴 10.ヒーター 11.攪拌器 12.温度調節器 13.ポンプ 14.恒温室 15.顔料用チャンバー 16.パージ 17.リストリクター 1. Autoclave 2. thermocouple 3. Polymer molding 4. Pigment 5. Gas cylinder 6. Hot bath 7. Pressure gauge 8. valve 9. Hot bath 10. heater 11. mixer 12. air conditioner 13. pump 14. Temperature-controlled room 15. Pigment chamber 16. purge 17. Restrictor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI D06P 5/20 D06P 5/20 A (56)参考文献 特開 平11−255925(JP,A) 特開2001−226884(JP,A) 特表 平11−507704(JP,A) 特表 平8−506612(JP,A) 国際公開98/007054(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 7/00 - 7/18 D06P 1/00 - 5/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI D06P 5/20 D06P 5/20 A (56) References JP-A-11-255925 (JP, A) JP-A-2001-226884 (JP , A) Special table 11-507704 (JP, A) Special table 8-506612 (JP, A) International publication 98/007054 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) ) C08J 7/00-7/18 D06P 1/00-5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 二酸化炭素の超臨界状態下において、少
なくとも表面に非晶質層を有する高分子成形体に、当該
高分子成形体の融点より10〜30℃低い温度で、前記
超臨界状態下の二酸化炭素中に溶解した顔料を接触させ
ることを特徴とする高分子成形体の着色方法。
1. A supercritical state of carbon dioxide, the polymer molded article having an amorphous layer at least on the surface, the
At a temperature 10 to 30 ° C. lower than the melting point of the polymer molded body,
A method for coloring a polymer molding, which comprises contacting a pigment dissolved in carbon dioxide under a supercritical state .
【請求項2】 二酸化炭素の超臨界状態での温度が、高
分子成形体のガラス転移温度以上、かつ、融点より15
〜25℃低い温度であることを特徴とする請求項1項に
記載の方法。
2. The temperature of carbon dioxide in the supercritical state is not less than the glass transition temperature of the polymer molded body and 15 from the melting point.
The method of claim 1, wherein the temperature is -25 ° C lower .
【請求項3】 高分子成形体が、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ乳
酸、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ酢酸ビニ
ル、塩化ビニル、フッ素樹脂からなる群から選択される
少なくとも1種の材料からなる請求項1又は2項のいずれ
か1項に記載の方法。
3. The polymer molding is made of at least one material selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polystyrene, polylactic acid, polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl acetate, vinyl chloride and fluororesin. The method according to any one of claims 1 and 2, which comprises:
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